一個有趣的鎖問題

MArtian發表於2023-10-25

前幾天有人在論壇提出了這樣一個問題：
問答：關於Laravel Cache原子鎖的問題

function () {
    $lock = Cache::lock('foo', 10);
    if ($lock->get()) {
        dump(1);
        sleep(10);
        $lock->release();
    } else {
        dump(0);
}

他在測試程式碼中，大概是想同時開啟多個瀏覽器視窗測試併發，所以使用了 sleep(10) 新增了阻塞，來方便測試。

然後讓他感到疑惑的是為什麼在第一個視窗發生阻塞時，他建立的第二個視窗、第三個視窗… 這些視窗返回結果都發生了阻塞？按照他的設想，應該是第一個視窗發生阻塞時，已經取到了鎖，但是再開啟另外一個視窗時，因為沒有取到鎖，應該返回結果是 0，但是當第一個視窗發生阻塞時，用瀏覽器的「無痕模式」再次訪問，卻可以立即返回結果。

我當時猜想了一下大概是 Session 問題導致的，自己也試了下，確實是這樣，好奇心驅使我去了解一下這背後的原理。

先說結論

這並不是程式碼的問題，和 sleep()、session 也沒什麼關係，上面的程式碼是正確的，問題在於瀏覽器。

我使用的是 chrome，當時我測試的時候還以為是 sleep() 原因導致的，但其實這是 chrome 瀏覽器的特性：

當「視窗1」開啟 https://test.lock 地址時，已經建立了http連線，並且取到了鎖
當「視窗2」，輸入相同地址時，chrome 會去「http連線庫」(猜想) 中查詢是否已經與這個地址有過連線請求，如果有的話，會複用這個 http 連線。（複用 http 連線的好處是可以減少網路阻塞，加快響應速度，並且也會減少伺服器資源消耗）
但 chrome 複用 http 連線請求是「序列」的，也就是說，在「視窗1」沒有執行完畢之前「視窗2」要排隊等待。

這就解釋了為什麼開啟多個視窗時，同時發生了阻塞，那是因為最開始的「視窗1」因為指令碼中的 sleep() 發生了阻塞遲遲沒有返回結果，所以「視窗2」在等待「視窗1」的響應結束，「視窗2」才會再發起請求。

同時也解釋了為什麼使用「無痕視窗」就會立即返回結果，因為無痕模式下，會建立一個全新的 http 連線，不存在複用的問題。

最簡單的方法，我們直接使用 curl 來測試一下

curl -X GET https://test.lock > output1.txt &
curl -X GET https://test.lock > output2.txt &

我們可以看到返回結果中，獲取鎖失敗的那個請求並沒有發生阻塞，獲取到鎖的那個請求發生了阻塞。由此可見並不是 sleep() 問題導致的。

細說 sleep()

話又說回 sleep()，說實話，我在開發中幾乎從來沒使用過這個函式，這個函式會導致 session 阻塞。

舉例：

Route::get('/session1', function () {
    session_start();
    $_SESSION['data'] = 'Test Session';
    echo "Session 開啟...\n";
    sleep(3);

    echo "Session 資料: " . $_SESSION['data'] . "\n";
});

Route::get('/session2', function () {
    session_start();
    echo "Session 資料: " . $_SESSION['data'] . "\n";
});

上面定義了兩個路由，「session1」和「session2」，當開啟 session_start() 開啟會話後，如果 session_wirte_close() 關閉前的程式碼包含 sleep()，那麼它就會造成阻塞，導致其他請求均無法訪問當前 session 資料。

PHP 的 Session I/O 是序列機制，原理參考上面的 chrome 複用 http 連線。當相同的 session 請求在 session_start() 開啟後，在沒有 session_wirte_close() 之前，其他請求只能等待它寫入關閉，才能再進行訪問。

所以在使用 sleep() 之前，我們要先確保已經關閉了 session 寫入：

Route::get('/session1', function () {
    session_start();
    $_SESSION['data'] = 'Test Session';
    echo "Session 開啟...\n";
    session_wirte_close(); // 關閉寫入
    sleep(3);

    echo "Session 資料: " . $_SESSION['data'] . "\n";
});

Route::get('/session2', function () {
    session_start();
    echo "Session 資料: " . $_SESSION['data'] . "\n";
});

如何確認到底有沒有複用 http 連線

我們來驗證一下這個問題，首先是 chrome 瀏覽器

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Chrome</title>
</head>
<body>

<script>
  for (let i = 0; i < 6; i++) {
    fetch('https://mixo2o.test/lock')
      .then(response => response.text())
      .then(data => console.log(`Response ${i}:`, data))
  }
</script>
</body>
</html>